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Allemagne-France: le match de l'hydrogène

(Paris, le 18 juin 2020)

En matière de développement de l'hydrogène, outre-Rhin, on a vu grand. Le pays prévoit une enveloppe globale de 9 milliards d'euros, dont 7 milliards pour développer le marché intérieur et 2 milliards visant à conclure des partenariats internationaux, d'ici 2030. Pour des raisons de compétitivité et surtout pour atteindre ses objectifs climatiques, « l'Allemagne veut devenir numéro 1 dans l'hydrogène durable », affirme le ministre de l'Économie Peter Altmaier. Le gouvernement fédéral a fait le choix de l'hydrogène vert, qu’il veut produire à partir d’énergies renouvelables et par électrolyse (près de 5 gigawatts d'ici 2030 et 10 gigawatts d'ici 2040). Sur l’enveloppe globale décidée par Berlin, 3,6 milliards vont être consacrés aux véhicules à pile à combustible.

Un autre volet concerne le développement des réseaux de distribution d’hydrogène. Actuellement, le programme mené par H2 Mobility Deutschland (1) prévoit de proposer 400 stations d'ici 2023. Il en existe déjà une centaine, mais il faudra faire évoluer le concept. Le plan allemand sur l’hydrogène cible en priorité les bus et les poids-lourds dans le transport, ce qui amène à repenser l’implantation et la taille des stations.

En comparaison, la France fait presque figure d'amateur. Du temps où Nicolas Hulot était ministre de l’Environnement, 500 millions d'euros étaient prévus sur 5 ans dans le cadre de la stratégie nationale. Cà c'était sur le papier car dans la réalité, la France joue "petits bras". En 2019, le gouvernement a dépensé 91,5 millions dans le cadre d’appel à projets soutenus par l’ADEME. Et il y en a à peine 50 pour cette année au budget de ladite agence. Une somme bien modeste par rapport aux enjeux, même si les pouvoirs publics ont lancé un appel à manifestation d’intérêt (AMI) « Projets d’envergure sur la conception, la production et l’usage de systèmes à hydrogène », afin d’identifier les projets structurants pour la filière française. Selon les premiers décomptes, 160 projets auraient été déposés, mais ils viennent principalement des territoires (régions, départements, métropoles, communautés de communes), avec une approche qui va du vélo au bateau en passant par les avions.

Le 26 mai dernier, lors de l’annonce du plan de relance pour le secteur automobile, le Président Macron a évoqué une seule fois l’hydrogène, en mentionnant l’usine de piles à combustible qui va voir le jour près de Lyon et qui sera la plus grande d’Europe. Il s’agit du site que Symbio (la joint-venture détenue à égalité par Michelin et Faurecia) prévoit d’installer à Saint-Fons (Rhône), au cœur de la Vallée de la Chimie, sur près de 7 hectares à terme. Le site vise une capacité annuelle de 200 000 packs. Toutefois, le plan n'est « que la partie émergée des travaux en cours avec les autorités, pour que le potentiel de l’hydrogène dans la transition énergétique des transports et dans la constitution d’une chaîne de valeur stratégique européenne soit pleinement exploité », explique Mobilité Hydrogène France, le groupe dédié à la mobilité au sein de l’AFHYPAC (association française de l’hydrogène et de la pile à combustible). Lequel souligne que l’objectif de 100 stations en 2023, issu du plan Hulot, a été confirmé dans le cadre de la Programmation Pluriannuelle de l’Energie (PPE) et qu’il « devrait être dépassé dans les faits ».

En Allemagne, ce "plan hydrogène" intervient à un moment où les constructeurs ont pour l'instant fait le choix du véhicule à batterie (et d’une relocalisation de la production de ce composant avec l’Airbus des batteries), y compris Daimler qui préfère se concentrer sur le poids-lourd. On ne dénombre que 700 voitures en circulation et une vingtaine de bus à ce jour. On se souvient qu’en avril dernier, Mercedes a décidé de tirer un trait sur la voiture à hydrogène et de transférer ses activités dans les piles à combustible au sein de sa filiale camions. La société a pour nom Daimler Truck Fuel Cell. La structure va rejoindre à terme la co-entreprise qui sera fondée à 50/50 avec Volvo, afin de développer la technologie dans les camions. C’est aussi un marché que vise l’équipementier Bosch, qui est le partenaire du constructeur américain Nikola Motor, considéré comme le Tesla du poids-lourd. Mercedes n’exclut pas, pour sa part, de revenir plus tard dans l’automobile si les conditions deviennent plus favorables. D’autres constructeurs allemands ont déjà prévu de se lancer, comme Audi en 2021 et BMW en 2022 (en capitalisant sur son partenariat avec Toyota, l’un des précurseurs de la technologie).

Du côté des Français, Renault peut déjà faire valoir une offre avec l’intégration d’un prolongateur d’autonomie à hydrogène, qui vient doubler l’autonomie sur les utilitaires électriques (Kangoo et Master Z.E). Un concept déjà éprouvé au sein des flottes d’entreprises et de collectivités. Le groupe PSA prévoit de lancer en 2021 une offre sur sa gamme d’utilitaires en se basant sur l’expertise d’Opel.

Le match est lancé. Reste à voir si, comme trop souvent dans le football, à la fin, ce sont les Allemands qui gagnent.

(1). Un consortium créé par Air Liquide, Daimler, Shell, Total, Linde et OMV

Carburants synthétiques : l'avenir du moteur thermique ?

(Paris, le 2 juin 2020)

Nul ne sait si la pandémie de coronavirus, qui a mis l'économie mondiale à l'arrêt pendant près de deux mois, remettra en cause les objectifs en matière de CO2 et la montée en puissance de l’électrification. Mais il y a encore des pistes à explorer du côté des moteurs thermiques. Afin de préparer la reprise, plusieurs gouvernements - dont celui de la France – ont mis en place des mesures favorisant l’achat de véhicules électriques et hybrides rechargeables. Il y avait urgence, tant les stocks de véhicules neufs invendus étaient élevés. Toutefois, les bonus seront-ils suffisants pour convaincre des clients qui devront adopter par ailleurs de nouvelles habitudes et planifier la recharge ? C’est une vraie question, notamment pour les hybrides rechargeables qui peuvent continuer à fonctionner avec leur moteur thermique (et qui dans ce cas n’ont plus rien d’écologique). Sans compter que les Etats ne font pas forcément les efforts qu’il faut pour développer en parallèle l’infrastructure de charge (1).

Du coup, l’une des options pourrait être d’utiliser des carburants moins polluants pour réduire les émissions de CO2. Ce n’est pas du « zéro émission », mais l’avantage vient du fait qu’il n’y a pas de nouvelles stations à bâtir. De plus, le calcul du CO2 du puits à la roue en fait une solution vertueuse. Si les carburants actuels sont déjà un peu plus verts (en raison de la présence d’éthanol dans l’essence et d’huile de colza dans le Diesel), ils pourraient demain présenter un autre visage.

La France défend par exemple la technologie Futurol qui concerne des biocarburants de seconde génération. Dans ce cas, on n’utilise plus des betteraves mais des matières premières ligno-cellulosiques, telles que les résidus agricoles et les cultures énergétiques comme le miscanthus. Le procédé se déroule en 4 étapes : l’explosion à la vapeur de la biomasse, l’hydrolyse et la fermentation combinées, la séparation de l’éthanol et la production des enzymes in situ. Un premier contrat a été signé avec la compagnie pétrolière croate INA, qui va produire 70 millions de litres d’éthanol par an. Le développement des biocarburants avancés s’inscrit dans le cadre des objectifs de la directive européenne RED II qui prévoit l’incorporation de 14 % d’énergie renouvelable dans les transports à horizon 2030, dont 3,5 % de biocarburants de deuxième génération. L’éthanol de deuxième génération permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre de plus de 85 % par rapport à la référence fossile.

Il y a aussi la voie des carburants synthétiques, obtenus par gazéification. On peut les produire à partir de charbon, gaz naturel, biomasse végétale ou encore certains types de déchets ménagers ou industriels. Chez Volkswagen, on estime que l’automobile va suivre le même chemin que l’aviation, où ces carburants pourraient remplacer le kérosène. McLaren s’intéresse aussi à ces carburants. Audi avance pour sa part sur la piste des e-carburants, issus du CO2 et de l’hydrogène (obtenu à partir d’une électrolyse de l’eau). On peut produire ainsi de l’e-essence ou du e-Diesel. La marque aux anneaux a aussi collaboré avec la marque française Global Bioenergies qui produit de l’isobutène (un composant obtenu à partir de fermentation) et qui permet d’obtenir une essence végétale. Elle espère pouvoir produire ce carburant en 2021.

Pour sa part, Mazda continue de soutenir la recherche sur les biocarburants à base d'algues. Ce type de produit possède de nombreux atouts en tant que carburant liquide renouvelable. Les algues peuvent être cultivées sur des terres impropres à l'agriculture, se développer avec un impact minimal sur les ressources en eau douce, être produites à l'aide d'eaux salées ou usées, et sont biodégradables et relativement inoffensives pour l'environnement en cas de déversement (en comparaison d'une fuite d'hydrocarbures). L'amélioration de la productivité et la réduction des coûts sont fondamentales pour la disponibilité future généralisée des biocarburants à base d'algues. À cette fin, Mazda prête un soutien technique à la modification du génome réalisée par un partenaire universitaire de longue date de l'Université d'Hiroshima et par le Tokyo Institute of Technology, qui devrait conduire à une percée dans ces domaines des biocarburants. A noter que le CEA y travaille en France. Les équipes de l’Institut de biosciences et de biotechnologies d’Aix-Marseille (Biam) et celles de la direction de la recherche technologique cherchent à rendre économiquement viable ce mode de production de biocarburant.

(1). Dans le décret sur la PPE (Programmation Pluriannuelle de l’Energie), le gouvernement prévoit 100 000 points de charge pour les véhicules électriques en 2023 (un objectif qu’il est censé atteindre dès 2022)… et ne fixe aucun objectif pour 2028 (alors que le texte couvre la période 2019-2028).

VW capitalise sur les infrastructures de recharge

(Paris, le 11 mai 2020)

Si Tesla a réussi à passer le cap du million de clients, c’est aussi parce qu’il a su mettre en place un écosystème avec un réseau de superchargeurs. Lequel compte 1 870 stations et 16 585 points de charge (l’Amérique du Nord et l’Europe sont les régions du globe les mieux équipées).  En aidant les conducteurs de ses voitures à voyager loin, en leur garantissant de pouvoir faire le plein, la marque californienne a levé l’un des obstacles au développement pérenne du véhicule électrique : celui de la panne sèche. Décidé à jouer les premiers rôles dans la mobilité électrique dans le courant de cette décennie, le groupe Volkswagen entend lui aussi agir sur l’infrastructure.

Ainsi, le construteur allemand participe à l’effort de construction des bornes ultra-rapides Ionity avec l’aide de ses filiales Audi et Porsche. Fondé en 2017, avec d’autres constructeurs (BMW, Mercedes, Ford), le réseau devrait compter 400 bornes en Europe d’ici la fin de l’année. Les points de charge, d’une capacité de 150 à 350 kW, fournissent assez de courant pour alimenter en électricité l’équivalent de 60 000 smartphones ou 3 500 lampes de 100 W. Le coronavirus risque cependant de freiner le rythme d’implantation de ces bornes (on comptait 200 stations installées en début d’année). Par ailleurs, le coût d’utilisation (0,79 € du kWh) risque de dissuader les clients qui ont un véhicule d’une marque autre que celle des financeurs du consortium.

 Volkswagen travaille sur un autre type de bornes rapides.  Elles sont qualifiées de flexibles, car elles pourront être installées pratiquement n’importe où et à un coût largement inférieur, sans travaux de génie civil ou raccordement au réseau électrique. L’astuce vient d’un bloc-batterie qui permet de stocker l’électricité et de délivrer le courant rapidement. On peut ainsi charger en même temps deux voitures à 150 kW. Pour que la batterie installée dans la borne de recharge dispose toujours d’une capacité suffisante, elle est alimentée en permanence par un raccordement électrique conventionnel de 16 à 63 A. La solution, développée avec l’aide de l’énergéticien E.ON, sera d’abord lancée outre-Rhin. Le groupe va aussi lancer des bornes de ce type en Chine, qui est le marché appelé à se développer le plus fortement. Un accord a été signé en ce sens avec la start-up Shanghai DU-POWER New Energy Technical. A noter que les bornes flexibles seront alimentées en électricité verte. De plus, elles sont conçues pour pouvoir, à l’avenir, utiliser d’anciennes batteries de véhicules électriques comme accumulateurs d’énergie.

Par ailleurs, le groupe a développé une solution très astucieuse pour les parkings. Il s’agit de robots autonomes qui viennent charger les voitures électriques. Ces robots, équipés de caméras et de capteurs, sont également dotés de dispositifs de stockage d’énergie flexibles. VW les qualifie de wagons-batterie. Lorsqu’ils sont pleinement chargés, ces derniers disposent chacun d’environ 25 kWh d’énergie. Le rôle du robot est d’amener ces wagons jusqu’au véhicule et de les connecter, ce qui permet d’effectuer une charge rapide en courant continu allant jusqu’à 50 kW. Aucune date n’est avancée pour le déploiement de ce concept, qui permet de répondre à l’absence de bornes dans les parkings souterrains.

Enfin, en collaboration avec ses distributeurs, l’industriel va installer 36 000 bornes de charge en Europe d’ici à 2025. Une grande partie de ces bornes seront à la disposition du public.

Mercedes se concentre sur les batteries et lâche l'hydrogène

(Paris, le 7 mai 2020)

Pour électrifier sa gamme automobile, Mercedes développe l’hybride rechargeable et le 48 volts. Elle préfère par ailleurs mettre l’accent sur la batterie plutôt que la pile à combustible. Pourtant Daimler et Volvo viennent d’annoncer une alliance dans l’hydrogène. Mais c’est dans le domaine des camions que cela se passe. Le groupe allemand estime que le marché se situe plutôt dans le poids-lourd, car la batterie n’y est pas compétitive. C’est la raison pour laquelle il va mettre son expérience de la production de piles à combustible au service de Volvo, avec qui il va développer des composants pour ce marché du transport routier et de la mobilité lourde.

Ce revirement signe en revanche l’arrêt de mort des projets hydrogène de la firme à l'étoile dans l’automobile. Le SUV GLC-F Cell, qui était diffusé au compte-gouttes et uniquement en Allemagne (environ 3 000 exemplaires), n’est plus fabriqué. Les derniers modèles sont en cours de livraison. Daimler pourra toutefois revenir à l’auto si les conditions sont réunies. Cette décision intervient alors que BMW s'apprête à lancer sa première voiture à pile à combustible en parteneriat avec Toyota.

En attendant, le groupe se concentre sur le développement de sa gamme EQC. Malgré les 600 kg de batteries, l'autonomie d'une voiture électrique dépasse rarement les 400 km. Daimler estime cependant que la technologie sera vraiment au point en 2039. A cette date, les batteries n’utiliseront plus de matériaux rares ou nocifs (lithium, cobalt…) et présenteront un bilan carbone neutre. Elles seront constituées d’éléments organiques avec du graphène et un électrolyte à base d’eau. C’est cette technologie qui équipait par exemple le concept car AVTR présenté en début d’année au CES de Las Vegas. De taille compacte, la batterie revendiquait une capacité de 110 kWh pour une autonomie de plus de 700 km.

Mais, il y aura au préalable des étapes à franchir. Pour le Dr. Andreas Hintennach, qui dirige la recherche sur les cellules de batteries chez Daimler, il faudra travailler à la fois sur la sécurité et sur le recyclage. En remplaçant la poudre de graphite par de la silicone, on pourrait déjà optimiser de 20 à 25 % la densité énergétique d’une batterie lithium-ion.  Cet expert estime également que l’alchimie lithium-soufre est prometteuse, tout comme le lithium-air. Demain, on pourrait aussi remplacer le lithium par du manganèse. Et si on parle beaucoup des batteries solides, tous ces concepts doivent encore faire leurs preuves en matière de durabilité. Tout cela pour dire que la technologie lithium-ion a sans doute encore de belles années devant elle.

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